Aufgabenbeispiele von MGK Klasse 8
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Binär aus Dezimal
Beispiel:
Gib die Zahl 166 im Binärsystem an.
Zuerst versuchen wir Schritt für Schritt die Zahl 166 als Summe von 2er-Potenzen (siehe rechts) zu schreiben:
166 = 128 + 38 = 128 + 32 + 6 = 128 + 32 + 4 + 2
= 1⋅128 + 0⋅64 + 1⋅32 + 0⋅16 + 0⋅8 + 1⋅4 + 1⋅2 + 0⋅1
Somit ergibt sich die Binärdarstellung von 166 = (1010.0110)2
Dezimal aus Binär
Beispiel:
Gib die Zahl (1.0000)2 im Dezimalsystem an.
Als Dezimalzahl
Um die (für uns normale) Dezimalzahl zu berechnen, müssen wir einfach jede Ziffer mit der zugehörigen 2er-Potenz ihrer Stelle (siehe rechts) multiplizieren. Am besten tun wir das von rechts nach links:
(1.0000)2 = 0⋅1 + 0⋅2 + 0⋅4 + 0⋅8 + 1⋅16= 16
Somit ergibt sich die Dezimaldarstellung von (1.0000)2 = 16
ggT mit Primfaktoren
Beispiel:
Bestimme den größten gemeinsamen Teiler von 150 und 120.
Wir erstellen zuerst die Primfaktorzerlegungen von den beiden Zahlen:
150
= 2 ⋅ 75
= 2 ⋅ 3 ⋅ 25
= 2 ⋅ 3 ⋅ 5 ⋅ 5
120
= 2 ⋅ 60
= 2 ⋅ 2 ⋅ 30
= 2 ⋅ 2 ⋅ 2 ⋅ 15
= 2 ⋅ 2 ⋅ 2 ⋅ 3 ⋅ 5
Jetzt gehen wir alle Primteiler, die in beiden Zerlegungen vorkommen, durch und stecken diese in ihrer gemeinsamen Potenz (also so oft, wie sie höchstens in beiden Zahlen vorkommen) in unsere neue Zahl:
2(die 2 kommt sowohl in 150 als auch 120 insgesamt 1 mal vor)
2 ⋅ 3(die 3 kommt sowohl in 150 als auch 120 insgesamt 1 mal vor)
2 ⋅ 3 ⋅ 5(die 5 kommt sowohl in 150 als auch 120 insgesamt 1 mal vor)
Da 2 ⋅ 3 ⋅ 5 = 30 in beiden Primfaktorzerlegungen vorkommt, muss 30 auf jeden Fall ein Teiler von beiden Zahlen sein. Andererseits kann es keinen größeren gemeinsamen Teiler geben, denn sonst müsste ja in diesem größeren gemeinsamen Teiler noch ein weiterer gemeinsamer Primfaktor sein.
Unser größter gemeinsamer Teiler von 150 und 120 ist somit :
ggT(150,120) = 30
kgV mit Primfaktoren
Beispiel:
Bestimme das kleinste gemeinsame Vielfache von 24 und 25.
Wir erstellen zuerst die Primfaktorzerlegungen von den beiden Zahlen:
24
= 2 ⋅ 12
= 2 ⋅ 2 ⋅ 6
= 2 ⋅ 2 ⋅ 2 ⋅ 3
25
= 5 ⋅ 5
Jetzt gehen wir jeden Primteiler, der in einer den beiden Zerlegungen vorkommt, durch und stecken diesen in seiner maximalen Potenz (also so oft, wie er höchstens in einer Zahl vorkommt) in unsere neue Zahl:
2 ⋅ 2 ⋅ 2(die 2 kommt in 24 insgesamt 3 mal vor)
2 ⋅ 2 ⋅ 2 ⋅ 3(die 3 kommt in 24 insgesamt 1 mal vor)
2 ⋅ 2 ⋅ 2 ⋅ 3 ⋅ 5 ⋅ 5(die 5 kommt in 25 insgesamt 2 mal vor)
In 2 ⋅ 2 ⋅ 2 ⋅ 3 ⋅ 5 ⋅ 5 = 600 sind nun alle Primteiler von 24 und alle Primteiler von 25 enthalten. Also ist 600 ein Vielfaches von 24 und 25. Es muss auch das kleinste sein, denn bei einer noch kleineren Zahl würde mindestens ein Primfaktor von 24 oder 25 fehlen.
Das kleinste gemeinsame Vielfache von 24 und 25 ist somit :
kgV(24,25) = 600
ggT mit Euklid' schem Algor.
Beispiel:
Berechne mit Hilfe des Euklid'schen Algorithmus den größten gemeinsamen Teiler von 57 und 132.
Berechnung des größten gemeinsamen Teilers von 57 und 132
| =>57 | = 0⋅132 + 57 |
| =>132 | = 2⋅57 + 18 |
| =>57 | = 3⋅18 + 3 |
| =>18 | = 6⋅3 + 0 |
also gilt: ggt(57,132)=3
Binär und Dezimal aus Hexdezimal
Beispiel:
Gib die Zahl (AD)16 sowohl im Dezimal- als auch im Binärsystem an.
Als Binärzahl
Jede Ziffer im Hexadezimalsystem kann in einen 4-er-Block im Binärsystem umgewandelt werden. Dazu zerlegen wir den Wert einfach als Summe der 2-er-Potenzen 8,4,2 und 1:
(A)16 = 10 = 8 + 2 = 1⋅8 + 0⋅4 + 1⋅2 + 0⋅1 = (1010)2
(D)16 = 13 = 8 + 4 + 1 = 1⋅8 + 1⋅4 + 0⋅2 + 1⋅1 = (1101)2
Diese binären 4-er-Blöcke können dann einfach hintereinander gesetzt werden.
Somit ergibt sich die Binärdarstellung von (AD)16 = (1010.1101)2
Als Dezimalzahl
Um die (für uns normale) Dezimalzahl zu berechnen, müssen wir einfach jede Ziffer mit der zugehörigen 2er-Potenz ihrer Stelle (siehe rechts) multiplizieren. Am besten tun wir das von rechts nach links:
(1010.1101)2 = 1⋅1 + 0⋅2 + 1⋅4 + 1⋅8 + 0⋅16 + 1⋅32 + 0⋅64 + 1⋅128= 173
Somit ergibt sich die Dezimaldarstellung von (1010.1101)2 = 173
alle Teiler einer Zahl
Beispiel:
Bestimme alle Teiler von 42 an:
Wir suchen alle Teiler von 42. Dabei beginnen wir mit der 1 und testen die weiteren Zahlen.
Wenn eine Zahl ein Teiler von 42 ist, teilen wir 42 durch diese Zahl und erhalten so automatisch einen weiteren Teiler. Wir erhalten so also immer Teiler-Paare mit einem größerem und einem kleineren Teiler (die multipliziert wieder 42 ergeben).
Somit genügt es, nur die kleineren Teiler zu finden, weil wir ja so die Größeren automatisch mit erhalten.
1 ist Teiler von 42, denn 42 = 1 ⋅ 42, also ist auch 42 ein Teiler.
2 ist Teiler von 42, denn 42 = 2 ⋅ 21, also ist auch 21 ein Teiler.
3 ist Teiler von 42, denn 42 = 3 ⋅ 14, also ist auch 14 ein Teiler.
4 ist kein Teiler von 42, denn 42 = 4 ⋅ 10 + 2.
5 ist kein Teiler von 42, denn 42 = 5 ⋅ 8 + 2.
6 ist Teiler von 42, denn 42 = 6 ⋅ 7, also ist auch 7 ein Teiler.
Jetzt können wir das Ausprobieren beenden, weil wir ja bereits 7 bei den größeren Teiler drin haben, also kann es jetzt keine weiteren (kleine) Teiler mehr geben.
Richtig sortiert ergibt sich also für die Teilermenge von 42:
1, 2, 3, 6, 7, 14, 21, 42
Teilbarkeitsregeln rückwärts
Beispiel:
Bestimme eine Ziffer, die man für das Kästchen ⬜ einsetzen kann, damit 14⬜0 sowohl durch 3 als auch durch 4 teilbar ist.
Wir schauen zuerst, welche Ziffern möglich sind, dass die Zahl durch 4 teilbar ist.
Dazu müssen wir ja nur die letzten beiden Stellen betrachten, also ⬜0.
Da an der letzten Stelle eine 0 steht, muss an der vorletzten Stelle eine gerade Zahl (also 0, 2, 4, 6 oder 8) stehen, damit sie durch 4 teilbar ist (weil eben nur 00, 20, 40, 60, 80 durch 4 teilbar sind).
Diese verbleibenden Möglichkeiten überprüfen wir nun noch auf Teilbarkeit durch 3.
0: Dann wäre die Zahl 1400, für die Quersumme gilt dann: 1 + 4 + 0 + 0 = 5, also nicht durch 3 teilbar.
2: Dann wäre die Zahl 1420, für die Quersumme gilt dann: 1 + 4 + 2 + 0 = 7, also nicht durch 3 teilbar.
4: Dann wäre die Zahl 1440, für die Quersumme gilt dann: 1 + 4 + 4 + 0 = 9, also durch 3 teilbar.
6: Dann wäre die Zahl 1460, für die Quersumme gilt dann: 1 + 4 + 6 + 0 = 11, also nicht durch 3 teilbar.
8: Dann wäre die Zahl 1480, für die Quersumme gilt dann: 1 + 4 + 8 + 0 = 13, also nicht durch 3 teilbar.
Die einzige mögliche Ziffer ist also 4.
Summe von Primzahlen
Beispiel:
Schreibe 28 als Summe von zwei Primzahlen:
Wir testen der Reihe nach alle Primzahlen, ob sie mit einer weiteren Primzahl die Summe von 28 bilden:
2 + 26 = 28, dabei ist 26 aber keine Primzahl
3 + 25 = 28, dabei ist 25 aber keine Primzahl
5 + 23 = 28, dabei ist 23 auch eine Primzahl
5 und 23 wären also zwei Primzahlen mit 5 + 23 = 28
Primfaktorzerlegung
Beispiel:
Bestimme die Primfaktorzerlegung von 126 :
Wir testen der Reihe nach alle Primzahlen, ob sie Teiler von 126 sind und zerlegen dann immer die Zahl in die Primzahl und den anderen Faktor:
126
= 2 ⋅ 63
= 2 ⋅ 3 ⋅ 21
= 2 ⋅ 3 ⋅ 3 ⋅ 7
